多媒体应用网络技术

第六章多媒体通信网络技术多媒体不但要解决单机上的问题，也要解决多媒体网络通信问题。多媒体信息的传输对网络基础设施提出了较高的要求学习重点：分布式多媒体应用对通信网络的需求多媒体通信的服务质量－QOS多媒体通信网络环境多媒体通信协议,IPv6、

RTP、RTCP、RTSP、RSVP等因特网的改造方案流媒体技术组播技术下一代网络NGN及软交换​6.1多媒体网络需求和性能高网络带宽低传输延迟网络带宽稳定对传输可靠性要求相对较低支持组播技术支持服务质量（QualityofService）机制​6.1.1分布式多媒体应用近年来，数字化和网络化技术都日益向分布式信息领域发展，如图所示列举了几个这方面的例子。自然的自然的电子的电子的网络化网络化内容数字网络办公室工作方式户外游戏图书馆检索商店购物家庭PC工作方式电子游戏CD检索CD购物远程工作台合作方式多对手交互式游戏在线服务形式的检索因特网上购物方式​对等(peer-to-peer)及不

对等(multipeer)通信多媒体通信涉及两种基本模式： 单站点传送：有两个对等通信方，或称对手(peers)，因而把这种通信方式称作是一对一的。 多站点传送：一对多或一对全部，或者称作为广播方式(broadcast)。支持可用的广播技术和多站点传送技术。​单站点方式的应用涉及客户/服务应用系统，诸如电子购物在线(电子)银行点播电视(video-on-demand)多媒体电子邮件之类的应用……多站点传送方式一对多的 远程教学(distancelearning)或电视报告会多对多的 电视会议​多对手通信模式，称作MIM(MultipartyInteractiveMultimedia)即群体交互式多媒体。CSCW即计算机支持的协同工作(ComputerSupportedCollaborativeWork)。MIM交互式有两种：动态交互：允许所有参加者在任何时刻都能进行信息交流。静态交互：只允许事先指定好的一部份人发表意见。

多站点方式中，信息是从中心源站点传送给多个接收者监控场合(MonitoringScenario)，其中从多个源点来的信息被传送给同一个接收者。​动态交互的应用实例：多媒体电视会议CSCWVirtualCafe(虚拟咖啡厅)CSCW与VirtualCafe的不同在于，对CSCW的访问是受控制，而VirtralCafe则不同。类型 说明 交互方式 数据流向 访问控制CSCW 所有人 动态 多对多 可控制VirtualCafe 所有人 动态 多对多 不可控制Broadcasting 一发多收 静态 1对多 可控制Monitoring 一接多发 静态 多对1 可控制​6.1.3适用于多媒体的网络性能参数1.吞吐量网络的吞吐量：有效比特率或有效带宽-------网络的吞吐量随时间变化而变化吞吐量=物理链路的比特率—各种传输技术带来的额外开销多媒体通信对网络环境要求较高，除了传输速率，还有其他一些关键性的网络性能参数​影响吞吐量的其他因素:

网络拥塞、瓶颈、线路故障、缓冲区容量和流量控制等许多情况下，直接把吞吐量看成与系统的比特率相等。如：ISDN系统的基本速率64kbps(尽管由于额外开销的缘故，实际吞吐量可能多少要比这个值小一些)例，某高速网在SONET(同步光缆)光纤传输系统上使用ATM技术，其网络载波所提供的比特率为155.52Mbps。相关的主要开销有：

·约3%开销用于SONET·约9.5%的开销用于ATM实际的最大吞吐量为:136Mbps=155.52x(1-3%-9.5%)​2.差差错错率率（errorrate））现今今许许多多网网络络的的位位差差错错率率极极低低光纤纤传传输输网网：：它它的的BER取取值值范范围围在在10-9至10-12之间卫星传输输网：它它的BER取值值为10-7不同应用用对差错错率的要要求不一一样------音频比视视频的可可靠性要要求要高高一些，，这是因因为人类类的听觉觉比视觉觉更敏感感一些，，容忍的的程度要要相对低低一些。。视频传输输，一帧帧图出了了一点小小错，人人眼可能能感觉不不出来银行间电电子转帐帐业务，，10000.15元元=>00000.15元有时仅仅仅一个二二进制位位(bit)出出错就可可能引起起整个系系统的崩崩溃是一重要要的性能能指标，，反映网网络传输输的可靠靠性，用用三种方方法定义义:位差错率率(BER):出错的平平均比特特数与所所传输的的bit总数之之比。分组差错错率(PER):出错或损损坏的平平均packet数与与所传输输的packet总数数之比。。帧差错率率(适用于于ATM网络):出错错帧数与与所传输输的总帧帧数之比比。-----分别用于于不同的的网络协协议层次次上计算算差错率率。​3.延延迟(delay)发送方接口端到端延迟接口接收方接口延迟传输延迟转发延迟接口延迟网络延迟Time端到端延延迟(end-to-enddelay)：：从发送端端发送一一数据块块到接收收端所花花的时间间包含四部部分：转送(发发)延迟迟、(块)传传输延迟迟、网络延迟迟、接口口延迟​（1）.转送(发)延延迟(transitdelay)：用用来表示示两地这这间发送送一个二二进制位位(bit)所所需的传传播时间间，该时时间受光光速限制制。该参参数仅仅仅与所经经过的距距离有关关，同时时在使卫卫星链路路时该参参数意义义重大。。（2）.(块)传输延延迟(transmissiondelay)：定义义成端到到端之间间传输一一个数据据块所需需的时间间。该参参数与网网络的比比特率和和中继节节点的处处理延迟迟有关。。中继点点的处理理延迟包包括路由由延迟及及缓冲延延迟。（3）.网络延延迟(networkdelay)：由由转送延延迟及传传输延迟迟组件组组成。（4）.接口延延迟(interfacedelay)：定义义成发送送方开始始准备发发送数据据块和网网络准备备传输该该数据块块这段时时间内出出现的延延迟。发送方接口端到端延迟接口接收方接口延迟传输延迟转发延迟接口延迟网络延迟Time​4往返返(round-trip)延迟往返延迟迟指发送方经经网络发发送一数数据块并并且收到到该数块块已被正正确接收收的答复复后所花花的全部部时间。。往返延迟迟也可出出现在无无连接IP网上上层的TCP网网中。当当网络极极度拥塞塞时，这这个参数数有时比比端到端端延迟更更能描述述网络性性能。5.延迟迟波动(delayjitter)或延迟抖动动(delayvariation)延迟波动动：如果网络络能在相相同的执执行时间间内传送送所有这这些数据据块，而而各数据据块不能能在相同同的延迟迟后到达达目的地地。延迟抖动动－是指指网络传传输延时时的变化化量，即即端到端端延迟的的最大值值与最小小值之差差。。​多多媒体数数据流的的基本特特征多媒体信信息由五五种信息息形式组组成：音频视频数据位映像图图图形音频和视视频信息息源实际际上多半半是连续续的，而而其他信信息源通通常是离离散的。。1.比特率的的可变性性(throughputvaritionwithtime)2.时间间依赖性性(timedependency)3.双向向对称(bidirectionalsymmetry),信道的的对称性性​1.比特率的的可变性性(时变吞吞吐)多媒体传传输按特特点分类类为：（1）.恒恒定比特特率传输输(constantbit-ratetraffic)CD-ROM应应用，以以恒定比比特率产产生输出出。一些涉及及CBR数据流流的实时时应用，，也必须须按恒定定比特率率来传送送这些数数据流。。许多像ISDN之类的的网络必必须采用用CBR数据传传输方式式。否则，各各个端系系统就需需要大量量的缓冲冲开销。。​（2）.可可变比特特率传输输指数据速率率随时间间变化而而变化，这种传传输常常常以突变变或跳变变的形式式出现。。这种突突变传输输的特点点是在相相对空闲闲的随机机时段中中散布着着突变数数据。突突变信息息源在各各个不同同的时间间周期内内产生数数目不定定的数据据。测量突变变的一种种好方法法是求出出给定周周期内最最大传输输率与平平均传输输率比。。VBR视频频流由由两种种主要要因素素引起起：压缩算算法画面内内容在慢速速移动动的场场景中中，对对于其其中的的静态态部分分，比比如背背景，，各帧帧之间间几乎乎不需需要重重复传传送这这部分分内容容。而而在一一运动动的视视频画画面里里，压压缩算算法将将为各各帧产产生新新数据据用来来表示示物体体的运运动。。VBR既既可用用来节节省传传输又又可用用于控控制显显示质质量。。​2.时时间依依赖性性(timedependency)在视频频会议议之类类的应应用里里，所所传输输的信信息是是实时时的。。所以以必须须把端端到端端的等等待控控制在在很短短的时时间片片内。。视频会会议经经验表表明，，为了了使会会议参参加者者不受受影响响，延延迟最最多只只能为为150ms。其他应应用中中，如如多媒媒体电电子邮邮件，，所传传输的的信息息不要要求是是实时时的。。3.双双向对对称(bidirectionalsymmetry)视频点点播(video-on-demand)：当二个个端系系统通通过网网络连连接起起来时时，该该网络络的传传输量量本身身是不不对称称的。。对等性性(peer-to-peer)电视会会议：：信息流流是双双向对对称的的。​多多媒体体传输输的网网络需需求1.吞吞吐需需求高传输输带宽宽需求求大存储储带宽宽的需需求流(量量)需需求两个视视频压压缩标标准:ISOMPEG吞吞吐量量定在在1.2Mbps到到80Mbps之间间ITUH.261其吞吞吐量量定在在64kbps到2Mbps之间间多媒体体应用用的吞吞吐量量需求求大约约在0.4到1.4Mbps之间间(单单工通通信)：音频和和视频频合用用1.4Mbps的的吞吐吐量广域传传输开开销，，H.261使用用6××64kbps，即即384kbps的的吞吐吐能力力​2.可可靠靠性(reliability，差错控控制)需求求容许错错误存存在的的原因因是源源于人人类感感知能能力的的局限限。音频流流中的的组块块被节节流比比视频频流中中的组组块被被节流流更容容易被被发觉觉。文本流流中的的节流流组块块又比比视频频或音音频流流中的的节流流组块块更容容易发发觉。。3.延延迟需需求端到端端延迟迟必须须低于于0.3s，交交互互视频频应用用的端端到端端最大大总延延迟不不得大大于150ms。具有延延迟上上限的的通信信属于于同步步通信信的范范畴。。​4.同同步步需求求多媒体体技术术需要要同时时处理理声音音、文文字、、图像像等多多种媒媒体信信息，，在多多媒体体系统统所处处理的的信息息中，，各个个媒体体都与与时间间有着着或多多或少少的关关系。。例如如：语语音是是时间间的函函数，，声音音和视视频图图像要要求实实时处处理同同步进进行，，使得得声音音和视视频具具有协协同性性.多媒体体通信信的两两种类类型：：流内同同步：：是保保持单单个媒媒体流流内部部时间间关系系，即即按照照一定定的延延迟和和抖动动约束束传送送媒体体分组组流，，以满满足感感观上上的需需要流间同同步：：是不不同媒媒体间间的同同步，，当音音频和和视频频以及及其他他数据据流经经过不不同的的路径径或不不同信信源传传送过过来时时，需需要在在目的的地对对媒体体进行行同步步，才才能达达到媒媒体的的正确确表现现。​5.多点通通信6.信信道道同步步性同步化化技术术：时间戳戳技术术(timestamping)播放缓冲技技术除了点对点点通信外，，还需支持持：广播（Broadcast））：是把相相同的数据据传送到其其他所有站站点多播：即当当群体中的的一个成成员传送数数据时，群群体中的每每一个成员员都收到该该份数据，，而不属于于这个群体体成员的则则不能收到到该数据，，使用的是是组地址，，是网络上上与多个站站点相关的的多目的地地址。​6.2多媒体通信信的服务质质量服务质量(QualityofService，Qos)用来衡量涉及多媒媒体应用时时网络的工工作质量。。服务质量：：用于说明明网络服务务的“好坏坏”程度。。在开放系统统互连模型型OSI中中，用一组组QoS参参数来描述述传输速率率和可靠性性等特性不同的分布布式多媒体体应用对网网络性能的的要求不同同，对网络络能提供的的服务质量量的期望值值也不同，，可以用统统一的QoS参数来来描述这种种不同的期期望值​1.QoS的基本本概念QoS参数数：用一组组网络性能能参数来表表示，典型型的有吞吐吐量，延迟迟，延迟抖抖动和可靠靠性，即QoS={吞吐量，，差错率，，端到端延延迟，延迟迟抖动}不同的多媒媒体应用系系统，QoS参数集集的定义方方法可能是是不同的，，如下图所所示的五种种类型的QOS参数数分类方法举例参数按性能分端到端延迟，比特率等按格式分视频分辨率，帧率，存储格式，压缩方法等按同步分音频和视频序列起始点之间的时滞按费用分连接和数据传输的费用和版权费按用户可接受性分主观视觉和听觉质量​对于交互式式多媒体应应用来说，，对延迟有有严格的限限制，不能能超过人所所能容忍的的限度。否否则会严重重影响对语语言和图像像的理解和和识别。多媒体对象最大延迟/ms最大延迟抖动/ms平均吞吐量Mb/s可接受的比特差错率语音0.25100.064<10-1视频（TV）0.251010010-2压缩视频0.2512〜1010-6数据1-1〜1000实时数据0.001-1-<100图像1-2〜1010-92.常见见媒体的QoS参数数要求​资源预订和和规划如果某个应应用事先““知道”它它需要从网网络获得哪哪些资源，，比如要求求某种具体体的带宽分分布，那么么网络和应应用就可以以为此作相相应的预订订。网络要要么否认这这一请求要要么进行资资源规划并并执行相应应的资源预预订资源协商如果网络管管理器觉得得所要求的的资源可能能超出了网网络自身的的能力，那那么它就可可以与请求求方协商而而提供较低低的QoS参数。通通过协商获获得双方都都能接收的的QoS参参数。进入控制如果具体应应用QoS要求过高高，以致网网络不可能能满足这些些需求，那那么网络有有权决定不不让该应用用进入到本本网络上。。这种功能能称作是进进入控制。。QoS承诺诺假设网络希希望吸引某某个特殊用用户接受它它的服务，，它就会对对潜在用户户承诺一些些服务质量量方面的保保证。这类类承诺以下下面形式出出现：有效效带宽，端端到端延迟迟的上限，，可容许的的最大差错错率等。这这种方式意意味着用户户可以得到到来自网络络的对服务务质量的承承诺。这些些承诺无论论是统计来来的或是无无条件的，，取决于用用户与网络络间的协商商。--------用用户根据应应用的需求求来定义所所需要的QoS参数数​对于视频编编码，如果果只采用帧帧内压缩编编码，可以以采取丢帧帧的方法允允许QoS变化，还还可以利用用各种显示示抖动算法法，通过降降低显示质质量来保证证原帧率不不变。如果采用帧帧间和帧内内编码，如如MPEG编码，则则可以通过过建立不同同的优先级级来发送视视频的I,P和B帧帧，达到调调节QoS的目的。。其中I帧帧包含帧内内编码，具具有最高的的优先级别别，以保证证获得良好好的QoS服务。还可以利用用分层压缩缩法将重要要信息，如如运动矢量量，DCT的低频分分量或基本本的信息，，用高质量量的信道传传输，标以以高优先级级别。当信信道拥塞时时，扔掉低低优先级的的分组，接接受端仍然然可以从主主要的信息息中回复一一定质量的的图像。3.压缩缩编码对QoS参数数的影响​4.QoS参数数的体系结结构在分布式多多媒体应用用中通常采采用层次化化的QoS参数体系系结构对等层之间间表现为对对等协商关关系，双方方按照承诺诺的QoS参数提供供服务；同同一方的不不同层之间间表现为一一种映射关关系不同的应用用系统中，，QoS参参数集的定定义方法不不同，通常常使用吞吐吐量，差错错率，端到端延迟迟，延迟抖抖动等网络性能能参数来定定义QoS​QoS参数数体系结构构⑴应用层：：面向端用用户，采用用直观，形形象的表达达描述不同同的QoS,供用户户选择⑵传输层：：须由支持持QoS的的传输层协协议提供可可选择和定定义的QoS参数⑶网络层：：通过支持持QoS的的网络层协协议提供可可选择和定定义的QoS参数,如RSVP和STⅡ网络协协议⑷数据链路路层：实现现对物理介介质的访问问控制能力力，与网络络类型有关关。如ATM网络能能构较充分分的支持QoS应用层QoS传输层网络层数据链路层​5.QoS的管理理（1）QoS服务的的分类在数据传输输过程中，，网络应该该履行所承承诺的QoS参数服服务，但是是由于网络络负载是动动态变化的的，会引起起QoS的的动态波动动，结果如如何主要取取决于QoS类型确定型QoS：即必必须履行所所承诺的QoS参数数服务统计型QoS：即对对承诺的QoS运行行在一定范范围内波动，而且且不会造成成不良后果果尽力型QoS：最佳佳效果传输输，网络不不提供任何何QoS保保证，网络络性能随负负载的增加加而明显下下降​（2）QoS管理理机制为了标准化化QoS参参数定义，，国际组织织提供了以以系列相关关的协议,如IEEE802.1p,资源保保留协议RSVP和和区分服务务DiffServ以及ATM等，，都是从不不同网络协协议层提供供QoS定定义，分类类和保证机机制QoS管理理机制应该该提供的QoS管理理特性如下下：⑴QoS管理是可可配置的⑵QoS管理是可可协商的⑶QoS管理是动动态的⑷QoS管理是端端到端的⑸QoS管理应是是层次化的的​6.3多多媒体通信信网络环境境相关标准几种高速网网络技术多媒体通信信协议​6.3.1相关标标准IEEE：：LAN/MAN的物理理和数据链链路层ANSI：：物理媒体体IETF：：上层法律上的国国际标准OSI/RM并并没有得到到市场的认认可。​TCP/IP四层协议应用层运输层网际层网络接口层主机A主机B路由器网络2网络1应用层运输层网际层网络接口层网际层网络接口层4321TCP/IP事实上的国国际标准。获得了最最广泛的应应用。​沙漏计时器器形状的TCP/IP协议议族HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP网际层网络接口层层运输层应用层………网络接口1网络接口2网络接口3EverythingoverIPIP可为各式各各样的应用用程序提供供服务IPoverEverythingIP可应用到各各式各样的的网络上​OSI与TCP/IP体系结构的的比较应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层层物理层7654321OSI的的体系结构构应用层网络接口层层网际层IP(各种应用用层协议如如TELNET,FTP,SMTP等)运输层(TCP或UDP)TCP/IP的的体体系系结结构构无连连接接分分组组交交付付服服务务运输输服服务务(可靠靠或或不不可可靠靠)各种应用服务TCP/IP的三三个个服服务务层层次次​88888888​IEEE802​IEEEEthernetIEEEEthernetStandards/WorkingGroups10base-T10base-510base-210broad-36802.3Ethernet100base-TX100base-FX100base-T4Autonegotiaton802.3uFastEthernetFlowControlControlFramesPauseFramesTypeField802.3xFullDuplexOps1000base-SX1000base-LX1000base-CX802.3zGigabitEthernet802.3CSMA/CD​(1)1980年年——1990年年，，局局域域网网(10Mbps)，，以以Ethernet、、Novell、、TokenRing为为代代表表，，传传输输线线路路以以双双绞绞线线和和同同轴轴电电缆缆为为主主，，传传送送的的信信息息媒媒体体以以正正文文为为主主。。广广域域网网Internet传传送送正正文文，，提提供供文文件件和和Email服服务务。。(2)1990年年——2000年年，，高高速速局局域域网网(100Mbps)，，窄窄带带ISDN光光纤纤网网络络，，提提供供浏浏览览、、图图形形、、声声音音、、电电子子邮邮件件和和静静止止图图像像传传送送。。(3)2000年年——2010年年，，B-ISDN，，宽宽带带IP，，高高速速光光纤纤网网络络，，提提供供视视频频图图像像传传输输和和实实时时多多媒媒体体服服务务。。高高速速网网络络技技术术​一些些传传统统的的网网络络技技术术不不适适合合作作为为多多媒媒体体的的传传送送载载体体,从从多多媒媒体体数数据据传传输输的的要要求求，，讨讨论论一一下下几几种种高高速速网网络络技技术术:1.以太太网网10BASE-T以以太太网网1978年年提提出出，，传传输输速速率率为为10Mbps，，最最大大站站间间距距离离为为1500米米，，可可通通过过中中继继器器扩扩展展网网络络覆覆盖盖范范围围，，速速度度有有限限，，不不能能完完全全适适应应多多媒媒体体通通信信实时性要求和媒体种种类变换的要要求，但对静静态媒体的传传输效果还可可以。100BASE-T快速以太网是由快速以太太网联盟开发发的100Mbps高速速以太网，组组成的LAN较好地支支持多媒体通通信，IEEE已将100BASE-T确定为为IEEE802.3u标准。​千兆以太网联联盟开发的1000Mbps以太网网技术，已作作为IEEE802.3z和802.3ab标准，千兆兆以太网技术术显著地提高高了网络的可可用带宽，可可用在任何何规模的局域域网的通信中中。10吉比特特（10000Mbps）以太太网的出现，，以太网的工工作范围已经经从局域网（（校园网、企企业网）扩大大到城域网和和广域网，从从而实现了端端到端的以太太网传输。但以太网没有有提供QoS的支持，这这对多媒体通通信来说是一一种缺陷。载波监听多路路访问/冲突突检测(CSMA/CD)方法的缺缺点是其行为为的不确定性性。在大负载载情况下，它它对各应用的的访问延迟或或可用带宽不不加控制。由于不能确保保延迟范围，，对于分布式式多媒体来说说，以太网不不是一种好选选择。但是，，它可以为少少量数据提供供足够的带宽宽并具有多站站点传播功能能，当站点数数有限时，可可以把太网作作为一种试验验性配置来使使用。以太网​FDDI实际际上是以光纤纤为传输媒介介的、速率为为100Mbps的令牌牌环局域网的的ANSI标标准。IEEE已将FDDI确定为为IEEE802.8标准。它既可用于主主机与外围设设备之间、各各主机之间的的互连，又又可作为主干干网，实现了了多个LAN连接。FDDI是一一种提供面向向连接传输服服务的高速局局域网，固定定分配通信信信道带宽。16个面向连连接服务，每每个6.144Mbps。由于它专用于于数据传输，，不能为不不同媒体选择择不同协议、、不能动态分分配带宽，所所以对多媒媒体通信支持持有局限性。。2.FDDI(光纤分分布式数据接接口)​3.综合业业务数字网综合业务数字字网（ISDN）是以提供端到到端连接的电电话网IDN为基础发展展而成的通信信网，用以以支持电话及及非话的多种种业务。它能提供具有有等时性的、、高达2Mbps的信道道带宽，是目目前交互式广广域多媒体通通信中用得最最多的。B-ISDN的宽带业务务常指其传输输速率超过一一次群速率的的业务，B-ISDN中交换主要要是高速分组组交换、高速速电路交换、、异步传输模模式(ATM)和光交换换技术。​4.ATM基于分组交换换的异步传输输模（AsynchronousTransfermode,ATM）ATM网为多媒体流流提供了足够够的带宽。常常规负载下的的延迟和延迟迟抖动已相当当小，它还提提供多站点方方式。因此ATM是符合合前述多媒体体需求的一种种较好网络技技术。最近几几年来，ATM商品(路路由器等）有有很大的发展展ATM的特点点面向连接的传传输机制以信元(Cell)为信信息传输单位位基于ATM交交换机的交换换式网络多种速率接口口多种服务类型型高层进行差错错控制和流量量控制​5．IP宽带带网络宽带Internet骨骨干网是以宽宽带IP网络络为基础，其其物理网络采采用ATM、、SONET、SDH和和DWDM等等高速网络，，通过IPOverATM、IPOverSONET、IPOverSDH以以及IPOverDWDM等技技术构成基于于IP协议的的集成平台，，在网络基础础结构上解决决数据、话音音和视频流的的综合传输和和网络带宽问问题，实现各各种应用的有有机集成。再再通过IPv6、RSVP和区分分服务等协议议协调网络资资源，提供QoS保证和和特性化服务务，以满足应应用对网络服服务质量的需需求。这种宽宽带IP网络络也是下一代代Internet(如如Internet2)的核心技技术。​6.帧帧中继继网络络为了给给用户户提供供高质质量、、低成成本的的数据据传输输业务务，在在90年代代初推推出了了一种种新型型的WAN技术术：帧帧中继继（FrameRelay）。。帧中中继是是一种种支持持HDLC规程程的宽宽带数数据业业务标标准，，并已已获得得ANSI和ITU的批批准。。帧中继继实质质上是是由X.25分分组交交换技技术演演变而而来的的：它它一方方面继继承了了X.25的优优点，，如提提供统统计复复用功功能、、永久久虚电电路、、交换换虚电电路等等；另另一方方面又又改进进了X.25的的性能能。​多多媒体体通信信协议议1.IPv6协议议与IPv4兼兼容.128位的的地址址空间间.“流标标志符符”用用以鉴鉴别属属于同同一流流的所所有组组块，，可以以确定定优先先级等等,IP层层使用用流标标志来来进行行资源源预留留和QoS承诺诺改进的的多站站点寻寻址方方案。。用于完完整性性及数数据加加密性性的机机制。。IPv6通过过优先先级和和流标标志符符字段段提供供QoS支支持机机制，，同时时要求求数据据传输输路径径上的的各个个路由由器也也应具具备QoS支持持能力力。随着分分布多多媒体体广泛泛应用用，对对网络络支持持多媒媒体通通信的的能力力提出出越来来越高高的要要求，，原来来的协协议显显示出出明显显的不不足,近几几年来来提出出一些些基于于TCP/IP的多多媒体体通信信协议议​2.STⅡⅡ协协议STⅡⅡ协协议是是面向向发送送方的的，由由发送送方规规定QoS和接接收组组。如如果新新成员员要加加入接接收组组，必必须首首先使使用常常规的的IP数据据报向向发送送方提提出请请求，，然后后由发发送方方重新新定义义接收收组并并发布布出去去。这这种方方法的的优点点是发发送方方总知知道谁谁是接接收者者，并并控制制接收收组新新成员员的加加入，，这对对于某某些需需要限限制多多媒体体信息息传播播范围围的应应用系系统(如视视频会会议内内容不不便公公开广广播，，仅限限少数数有关关人员员收看看)来来说是是必要要的，，但也也会带带来一一些不不便之之处，，还会会增加加网络络流量量负担担。此此外，，由于于QoS是是发送送方规规定的的，对对所有有接收收者都都是相相同的的，这这意味味着每每个接接收者者不能能根据据各自自的需需要选选择相相应的的QoS，，缺乏乏灵活活性。。​3.RSVP协议议（ResourcereSerVationProtocol）是一种基于网网络资源保保留的多媒媒体通信协协议，通过过建立连接接，为特定定的媒体保保留资源，，提供QoS服务。。4.区分服服务(DS)由于RSVP实现起起来比较复复杂，IETF建议议另一种QoS的保保障机制即即区分服务务。5.RTP协议RTP协议议提供了一一种端到端端的强制性性同步控制制机制，以以满足多媒媒体流内和和流间的同同步控制需需求。基于于RTP的的带宽调节节控制算法法可以将报报文丢失率率限制在某某一范围内内，使基于于无连接协协议的网络络传输质量量的不稳定定性得到了了一定的补补偿。​6.4因因特网的的演进计算机网络络最初是为为传送数据据信息设计计的。因特特网IP层提供供的“尽最最大努力交交付”服务务对传送数数据信息也也是很合适适的。当我们从因因特网下载载文件时，，过长的网网络响应时时间虽然令令人颇为烦烦恼，但这这至少不会会对我们产产生有害的的结果。因特网使用用的TCP协议议可以很好好地解决网网络不能提提供可靠交交付这一问问题。​因特网是非非等时的模拟的多媒媒体信号经经过采样和和模数转换换变为数字字信号，再再组装成分分组。这些些分组的发发送速率是是恒定的（等时的）。传统的因特特网本身是是非等时的。因此经过过因特网的的分组变成成了非恒定速率率的分组。tt因特网t模拟信号t采样后的信号构成分组恒定速率非恒定速率​多媒体数据据往往是实时数据(realtimedata)，，它的含义义是：在发发送实时数数据的同时时，在接收收端边接收收边播放。。如果直接边接收边播播放，就会会产生很大大的失真。接收端需需设置适当当大小的缓缓存，当缓缓存中的分分组数达到到一定的数数量后再以以恒定速率率按顺序把把分组读出出进行还原原播放，可可以减小失真。如下图缓存实际上上就是一个个先进先出出的队列。。图中标明明的T叫做播放时延。在接收端设设置缓存tT缓存（队列）恒定速率t非恒定速率有可能发生分组丢失​在传输多媒媒体数据时时，对时延延和时延抖抖动均有较较高的要求求。缓存使所有有到达的分分组都经受受了迟延。。早到达的分分组在缓存存中停留的的时间较长长，而晚到到达的分组组在缓存中中停留的时时间则较短短。以非恒定速速率到达的的分组，经经过缓存后后再以恒定定速率读出出，能够在在一定程度度上消除了了时延的抖抖动。但我我们付出的的代价是增增加了时延延。在传送时延敏感(delaysensitive)的实时数数据时，不不仅传输时时延不能太太大，而且且时延抖动动也必须受受到限制。。对于传送实实时多媒体体数据，很很少量分组组的丢失对对播放效果果的影响并并不大（因因为这是由由人来进行行主观评价价的），因因而是可以以容忍的。。丢失容忍(losstolerant)也是是实时数据据的另一个个重要特点点。需要解决的的问题​针对现有因因特网的措措施尽量利用UDP来传传送音频和和视频。在客户端采采用推迟播播放和缓冲冲区技术以以减弱传输输延迟和传传输抖动的的影响。在各个分组组上加上顺顺序号、时时间戳和同同步标记，，使客户端端能够正确确播放。针对分组丢丢失可以采采用冗余纠纠错技术、、交错传输输技术和插插值技术进进行修复。。​如何改造现现有的因特特网大量使用光光缆和高速速路由器，，网络的时时延和时延延抖动就可可以足够小小，在因特特网上传送送实时数据据就不会有有问题。对现有的网网络环境进进行彻底改改造，制定定新的适合合多媒体通通信的网络络协议（B-ISDN、ATM、IPv6、RSVP）），把因特网改改造为能够够对端到端端的带宽实实现预留(reservation)，把使用用无连接协协议的因特特网转变为为面向连接接的网络。。对网络层和和传输层进进行很小的的改变，且且在网络边边缘（用户户与ISP之间）引引入简单的的记价和规规划策略（（DiffServ）.部分改动因因特网的协协议栈所付付出的代价价较小，而而这也能够够使多媒体体信息在因因特网上的的传输质量量得到改进进。在现有的基基于TCP/IP协协议的因特特网基础上上增加链路路带宽,并并使用一些些辅助手段段（FEC、RTP、RTCP、IGMP、H.323）.​6.4.1因特特网的多媒媒体体系结结构TCPUDPAAL3/4AAL5PPPSDH/SONETATM以太网调制解调器器信令服务质量IPv4/IPv6RTSPRTCPRSVPH.323SIPRTPPPP应用层协议声音/视像像SDP​背景：用户已不不再满足在在网络资源源中仅有文文本、图片片和声音这这一类简单单的信息，，而是希望望得到音频频、视频并并茂的实时时媒体。目前在网络络上传播多多媒体信息息主要有两两种方式：：下载和流式式传输。流媒体是相对于传传统的下载载－回放（（Download-Playback）方式式而言的一一种媒体格格式，它能能从Internet上获取取音频和视视频等连续续的多媒体体流，客户户端可以边边接收边播播放，使时时延大大减减少，而不不用等到完完全下载完完毕再播放放。1.流媒媒体（StreamingMedia））技术​流媒体系系统技术：压压缩技术术、流格格式编码码技术、、媒体发发布技术术、多媒媒体传输输技术、、缓存技技术、高高性能计计算机技技术等协议：RTP、、RTCP、实实时流协协议RTSP、、MMS（MicrosoftMediaService）等软件：（（1）编编码工具具（2））流媒体体服务器器（3））播放器器（4））Web服务器器/浏览览器RTSP传送播播放、快快进、快快退、暂暂停等控控制信息息RTP/UDP传送媒媒体数据据5555​Internet音视视频流体体系结构构包括6个个关键的的部分：：音频和视视频压缩缩,应用用层QoS控制制,连续续的媒体体分发服服务流服务器器,媒体体同步机机制,流流媒体协协议​实时运输输协议RTP(Real-timeTransportProtocol)RTP为为实时时应用提提供端到到端的运运输，但但不提供供任何服服务质量量的保证证。多媒体数数据块经经压缩编编码处理理后，先先送给RTP封装装成为RTP分组组，再装装入运输输层的UDP用户户数据报报，然后后再交给给IP层。。RTP自自己并并不对多多媒体数数据块做做任何处处理，而而只是向向应用层层提供一一些附加加的信息息，让应应用层知知道应当当如何进进行处理理。发送RTP分组UDP用户数据报IP数据报IP首部UDP首部RTP首部RTP数据部分（应用层数据）​实时传输输协议RTPRTP是是一个应应用层协协议，它它规定了了音频和和视频数数据、顺顺序号和和时间戳戳等信息息如何封封装在传传输层（（UDP）分组组中。RTP是是一个个协议框框架，只只包含了了实时应应用的一一些共同同的功能能。RTP本本身不提提供任何何机制来来确保数数据的按按时发送送或保证证服务的的质量，，甚至不不能保证证分组的的顺序递递交。服服务质量量的保证证由RTCP协协议来完完成，而而数据传传输功能能是由底底层的传传输协议议完成，，一般情情况下，，利用UDP进进行。​RTP的的层次次从应用开开发者的的角度看看，RTP应应当是应应用层的的一部分分。在应用的的发送端端，开发发者必须须编写用用RTP封封装分组组的程序序代码，，然后把把RTP分分组交给给UDP插插口接口口。在接收端端，RTP分分组通过过UDP插插口接口口进入应应用层后后，还要要利用开开发者编编写的程程序代码码从RTP分分组中中把应用用数据块块提取出出来。​RTP分分组的的首部格格式12字节序号SN比特01381631有效载荷荷类型版本PXM参与源数数时间间戳戳TS同步步源源标标识识符符(SSRC)参与源源标识识符符(CSRC)[0..15]…前12个字字节为固定的的头部，其后后的CSRC标志符为任任选部分。有有效负荷可以以是音频或视视频数据。分分组头部第1个字节包包含2位的V（版本号，，置2）、1位的P（填填充位，置0）、1位的的X（扩展位位，置0）、、4位的CC（CSRC计数，置置0）。因此此，常见的RTP分组组以十六进制制数0x80开头M（marker，标志志）净荷类型（payloadtype，PT）SN（sequencenumber，序列列号）：每发发送一个RTP分组，，序号加1。。接收端以此此判定分组丢丢失及恢复顺顺序。TS（timestamp，时间戳戳）：指示RTP数据据分组第1个个字节的取取样时刻SSRC（synchronizationsourceidentifiers，同同步源标识））​实时运输控制制协议RTCP(RTPControlProtocol)RTCP是是与RTP配合使用用的协议。RTCP协协议的主要功功能是：服务务质量的监视视与反馈、媒媒体间的同步步，以及多播播组中成员的的标识。RTCP分分组也使用UDP传传送，但RTCP并并不对声音或或视像分组进进行封装。可将多个RTCP分分组封装在一一个UDP用户数据据报中。RTCP分分组周期性地地在网上传送送，它带有发发送端和接收收端对服务质质量的统计信信息报告。​RTCP使使用的五种分分组类型结束分组BYE表示示关闭一个数数据流。特定应用分组组APP使使应用程序序能够定义新新的分组类型型。接收端报告分分组RR用用来使接收收端周期性地地向所有的点点用多播方式式进行报告。。发送端报告分分组SR用用来使发送送端周期性地地向所有接收收端用多播方方式进行报告告。源点描述分组组SDES给出会话话中参加者的的描述。​实时流式协议议RTSP(Real-TimeStreamingProtocol)RTSP协协议以客户服服务器方式工工作，它是一一个多媒体播播放控制协议议，用来使用用户在播放从从因特网下载载的实时数据据时能够进行行控制，如：：暂停/继续续、后退、前前进等。因此此RTSP又称为““因特网录像机机遥控协议”。要实现RTSP的控控制功能，我我们不仅要有有协议，而且且要有专门的的媒体播放器(mediaplayer)和媒体服务器(mediaserver)。​RTSP与与RTP和和RTCP的关系系RTSP播放器RTSP服务器RTSP控控制分组（TCP）RTP数据据分组（UDP）RTCP分分组（UDP）客户服务器RTSP仅仅仅是使媒体体播放器能控控制多媒体流流的传送。因因此，RTSP又称为为带外协议，，而多媒体流流是使用RTP在带带内传送的。。​2.IP电话狭义的IP电话就是指在IP网络上上打电话。所所谓“IP网网络”就是是“使用IP协议的的分组交换网网”的简称。。广义的IP电话则不仅仅是电电话通信，而而且还可以是是在IP网络络上进行交互互式多媒体实实时通信（包包括话音、视视像等），甚甚至还包括即时通知IM(InstantMessaging)。​IP电话网网关的几种连连接方法分组交换电路交换电路交换

因特网PC到PC公用电话网IP

电话网关

因特网PC到普通电话机公用电话网IP

电话网关公用电话网IP

电话网关因特网普通电话机到普通电话机​(1)H.323H.323是是ITU-T于1996年年制订的一一个名称很长长的建议书，，1998年年的第二个个版本改用的的名称是“基于分组的多多媒体通信系系统”。H.323包包括系统和和构件的描述述，呼叫模型型的描述，呼呼叫信令过程程，控制报文文，复用，话话音编解码器器，视像编解解码器，以及及数据协议等等，但不保证证服务质量QoS。H.323标标准指明的的四种构件H.323终终端网关——网关关连接到两种种不同的网络络，使H.323网网络可以和非非H.323网络进进行通信。网闸(gatekeeper)———所有的呼叫叫都要通过网网闸，因为网网闸提供地址址转换、授权权、带宽管理理和计费功能能。多点控制单元元MCU(MultipointControlUnit)——MCU支持三个个或更多的H.323终端的音音频或视频会会议。​H.323终终端使用H.323协议进进行多媒体通通信分组交换网（例如，因特特网）H.323H.323终终端H.323终终端​H.323网网关用来和和

非H.323网网络进行连接接因特网公用电话网网关网闸H.323终终端多点控制单元元MCU​H.323的的协议体系系结构音频/视频应应用音频编解码视频编解码RTCP注册信令呼叫信令H.245控制信令RTPUDPTCPIP信令和控制​(2)会话话发起协议SIP(SessionInitiationProtocol)SIP是一一套较为简单单且实用的标标准，目前已已成为因特网网的建议标准准。SIP协协议以因特特网为基础础，把IP电话话视为因特特网上的新新应用。SIP协协议只涉及及到IP电话的的信令和有有关服务质质量问题，，而没有提提供像H.323那那样多的功功能。SIP没有有指定使用用RTP协议，，但实际上上大家还是是选用RTP和和RTCP作为为配合使用用的协议。。​SIP系系统的构件件SIP系统统的两种构构件是用户户代理和网网络服务器器。用户代理包包括用户代代理客户和和用户代理理服务器，，前者用来来发起呼叫叫，而后者者用来接受受呼叫。网络服务器器分为代理理服务器和和重定向服服务器。代理服务器器接受来自自主叫用户户的呼叫请请求，并将将其转发给给下一跳代代理服务器器，最后将将呼叫请求求转发给被被叫用户。。重定向服务务器不接受受呼叫，它它通过响应应告诉客户户下一跳代代理服务器器的地址，，由客户按按此地址向向下一跳代代理服务器器重新发送送呼叫请求求。​会话描述协协议SDP(SessionDescriptionProtocol)SDP在在电话会议议的情况下下特别重要要，因为电电话会议的的参加者是是动态地加加入和退出出。SDP详详细地指明明了媒体编编码、协议议的端口号号以及多播播地址。SIP使使用了HTTP的的许多首首部、编码码规则、差差错码以及及一些鉴别别机制，它它比H.323具具有更好好的可扩缩缩性。由于SIP问世世较晚，因因此它现在在比H.323占占有的市市场份额要要小。​RTSP与与SDP、、RTP、、RTCP、RDT、UDP、TCP等协议一一起提供基基于Internet的整套套流化服务务。实时流协议议(RTSP)​6.4.2改进进“尽最大大努力交付付”的服务务-------使使因特特网提供服服务质量改变因特网网平等对待待所有数据据包的思想想，使对时时延有较严严格要求的的实时话音音或视像数数据包能够够从网络得得到更好的的服务质量量（QoS，QualityofService）。在网络环境境中的服务务质量可用用若干基本本的性能指指标来描述述，包括可可用性、差差错率、响响应时间、、吞吐量、、数据包丢丢失率、连连接建立时时间、故障障检测和改改正时间等等。服务提提供者可向向其用户保保证某一种种等级的服服务质量。。为了使因特特网能够提提供一定的的服务质量量，应当设设法增加一一些机制，，即数据包包的分类、、管制、调调度以及呼呼叫接纳。。​1.调度度机制“调度”就是指排排队的规则则。如不采用专专门的调度度机制，则则默认排队队规则就是是先进先出FIFO(FirstInFirstOut)。当队列列已满时，，后到达的的分组就被被丢弃。先进先出的的最大缺点点就是不能能区分时间间敏感分组组和一般数数据分组，，并且也不不公平。在先进先出出的基础上上增加按优优先级排队队，就能使使优先级高高的分组优优先得到服服务。​按优先级排排队的例子子高优先级队队列低优先级队队列分组到达路由器调度分组离开路由器分类器（服务员））路由器低低低低高高高高高高t分组到达路路由器分组离开路路由器路由器高高高高低低低低​加权公平排排队WFQ(WeightedFairQueuing)分组到达路由器调度分组离开路由器分类器w1w2w3123路由器​加权公平排排队WFQ分组到达后后就将分组组进行分类类，然后送送交与其类类别对应的的队列。队队列按顺序序依次将队队首的分组组发送到链链路。遇到到队列空就就跳过去。。给队列i指派一个权权重wi。队列i得到的平均均服务时间间为wi/(wj)，这里wj是对所有的的非空队列列的权重求求和。队列i将得到的有有保证的带带宽Ri应为​WFQ与与FIFO的比比较111111111112111234567891011111111111112345678910111111111111分组组流流1分组组流流2分组组流流11FIFOWFQ…(a)分分组组流流1的的分分组组连连续续输输入入ttttt​WFQ与与FIFO的的比比较较111111111112111234567891011111111111112345678910111111111111分组组流流1分组组流流2分组组流流11FIFOWFQ…ttttt(b)分分组组流流1的的分分组组断断续续输输入入​2.管管制制机机制制平均均速速率率网网络络需需要要控控制制一一个个数数据据流流的的平平均均速速率率。。这这里里的的平平均均速速率率是是指指在在一一定定的的时时间间间间隔隔内内通通过过的的分分组组数数。。峰值值速速率率峰峰值值速速率率限限制制了了数数据据流流在在非非常常短短的的时时间间间间隔隔内内的的流流量量。。突发发长长度度网网络络也也限限制制在在非非常常短短的的时时间间间间隔隔内内连连续续注注入入到到网网络络中中的的分分组组数数。。​漏桶桶管管制制器器(leakybucketpolicer)分组组到到达达漏桶桶中中最最多多装入入b个权权标标拿走走权标标准许许分分组组进进入入网网络络等待待权权标标在任任何何时时间间间间隔隔t内准准许许进进入入网网络络的的分分组组数数=rt+b标记记注注入入漏漏桶桶的的速速率率为为每每秒秒r个权权标标​漏桶桶机机制制与与加加权权公公平平排排队队相相结结合合现假假定定有有n个分分组组流流输输入入到到一一个个路路由由器器，，复复用用后后从从一一条条链链路路输输出出。。每每一一个个分分组组流流使使用用漏漏桶桶机机制制进进行行管管制制，，漏漏桶桶参参数数为为bi和ri，i=1,2,……,n。设漏漏桶桶I已装装满满了了bi个权权标标。。因因此此bi个分分组组可可马马上上从从路路由由器器输输出出。。但但分分组组流流I得到到的的带带宽宽是是由由公公式式(10-1)给给出出。。这这bi个分分组组中中的的最最后后一一个个分分组组所所经经受受的的时时延延最最大大，，它它等等于于传传输输这这bi个分分组组所所需需的的时时间间dmax，即bi除以公公式(10-1)给给出的的传输输速率率：​3综综合服服务IntServ与与资源源预留留协议议RSVPIntServ(IntegratedServices)可对对单个个的应应用会会话提提供服服务质质量的的保证证，其其主要要特点点有二二，即即：资源预预留。。路由由器需需要知知道不不断出出现的的会话话已预预留了了多少少资源源（即即链路路带宽宽和缓缓存空空间））。呼叫建建立。。需要要服务务质量量保证证的会会话必必须首首先在在源站站到目目的站站的路路径上上的每每个路路由器器预留留足够够的资资源，，以保保证其其端到到端的的服务